استخلاص زيت بذور الشاي باستخدام معدات ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج

زيت بذور الشاي مشتق من بذور نبات الكاميليا أوليفيرا. يمتلك رائحة مميزة، سهل التخزين، سريع الامتصاص من قبل جسم الإنسان، ذو قيمة غذائية عالية. يحتوي هذا الزيت على أحماض دهنية مختلفة، بما في ذلك حمض الأوليك، وحمض اللينوليك، وحمض البالمتيك، وحمض دهني، وحمض الميريستيك.

توجد عدة طرق لاستخراج زيت بذور الشاي. نظرًا لأن زيت بذور الشاي حساس للحرارة-ولا يمكنه تحمل درجات الحرارة المرتفعة، فإن الضغط الساخن التقليدي يغير لونه بشكل كبير. ومن ناحية أخرى، يترك استخلاص المذيبات مذيبات متبقية، مما يؤدي إلى ضعف استقرار المنتج ومخاطر صحية محتملة.

تؤدي طرق الاستخلاص المختلفة إلى نتائج مختلفة لزيت بذور الشاي. يؤدي الضغط الساخن إلى تدمير العناصر الغذائية الموجودة في الزيت، مما يجعل تخزين المنتج النهائي صعبًا، مما يتسبب في خسائر غذائية كبيرة، ويقلل إنتاج الزيت، ويؤثر سلبًا على اللون. وينتج عن الاستخلاص بالمذيبات منتج غير مستقر يحتوي على مذيبات متبقية، مما يضر بالصحة.

تتميز تكنولوجيا استخراج السوائل فوق الحرجة بانخفاض استهلاك الطاقة والكفاءة العالية وعدم التلوث. إنه سهل التشغيل وسهل التحكم، وبالتالي يتم تطبيقه على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الغذاء والدواء والمواد الكيميائية والكيمياء الحيوية. تحافظ طريقة الاستخلاص هذه على كل من العناصر الغذائية والمكونات النشطة دون الإضرار بزيت بذور الشاي بسبب درجات الحرارة المرتفعة، مما يجعلها عملية صديقة للبيئة وفعالة. ويشيع استخدامه في معالجة الأغذية والحبوب وهو مناسب بشكل خاص لاستخراج المكونات الوظيفية من النباتات. على سبيل المثال، يمكن استخدامه لاستخراج الزيوت مثل زيت الجوز وزيت بذور العنب وزيت نبق البحر وزيت بذور اليقطين، بالإضافة إلى مواد مثل الليسيثين والنكهات والأصباغ.

أظهرت التجارب أن عدة عوامل رئيسية تؤثر على إنتاجية استخلاص زيت بذور الشاي: ضغط الاستخلاص، ودرجة حرارة الاستخلاص، ووقت الاستخلاص، ومعدل تدفق ثاني أكسيد الكربون.

يزداد عائد الاستخراج مع ارتفاع الضغط. يؤدي الضغط العالي إلى زيادة كثافة ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي تعزيز قدرته على إذابة زيت بذور الشاي. تم تحديد ضغط الاستخراج الأمثل ليكون 35 ميجا باسكال.

تمارس درجة الحرارة تأثيرًا معقدًا على ذوبان ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج. تحت ضغط ثابت، تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى تسريع الحركة الجزيئية، وتقوية التفاعلات الجزيئية، وتقليل لزوجة السوائل، وتحسين القابلية للذوبان. ومع ذلك، فإنه يقلل أيضًا من كثافة السوائل، مما يقلل من قدرة السائل على حمل زيت بذور الشاي. يحدد هذان التأثيران المتعارضان معًا درجة حرارة الاستخراج المثالية. بالنسبة لزيت بذور الشاي، درجة حرارة الاستخلاص المثالية هي 50 درجة.

أثناء الاستخراج الديناميكي، يؤدي ارتفاع معدل تدفق ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة نسبة المستخلص إلى -إلى-المادة، مما يعزز انتشار المستخلص وقابليته للذوبان. كما هو مبين في الشكل 3، يزداد عائد الاستخراج مع زيادة معدل تدفق ثاني أكسيد الكربون؛ ومع ذلك، عندما يتجاوز معدل التدفق 20 كجم/ساعة، ينخفض ​​إنتاجية الاستخراج قليلاً. يمكن أن يعزى ذلك إلى معدل التدفق المرتفع بشكل مفرط، مما يقلل من وقت بقاء ثاني أكسيد الكربون في المادة، مما يؤدي إلى عدم الاتصال الكافي بين ثاني أكسيد الكربون والمادة وبالتالي تقليل قابلية الذوبان. تشير النتائج التجريبية إلى أن معدل تدفق ثاني أكسيد الكربون الأمثل هو 20 كجم/ساعة.

يزداد إجمالي إنتاجية الاستخراج تدريجيًا مع تمديد وقت الاستخراج. من الناحيتين الفنية والاقتصادية، فإن إطالة وقت الاستخراج يزيد من استهلاك الطاقة. ولذلك فإن الوقت المناسب للاستخراج هو 150 دقيقة.

عند استخلاص زيت بذور الشاي باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، فإن ظروف العملية المثالية (مع حجم جسيمات المادة الخام 40 شبكة) هي كما يلي: ضغط 35 ميجا باسكال، ودرجة حرارة 50 درجة، ومعدل تدفق ثاني أكسيد الكربون 20 كجم / ساعة، ووقت الاستخراج 150 دقيقة. وفي ظل هذه الظروف، يمكن أن يصل عائد الاستخراج إلى 33.5%. في المقابل، تستغرق طريقة الاستخلاص بالمذيبات التقليدية 6 ساعات وتحقق عائد استخلاص يبلغ 30.3% فقط. لا تتطلب الطريقة فوق الحرجة وقتًا أقل فحسب، بل تستخرج أيضًا المزيد من زيت بذور الشاي من المواد الخام، مما يؤدي إلى زيادة استخدام المواد الخام. وبالتالي، فهي تقنية جديدة ذات آفاق تطوير واسعة.

عند استخلاص زيت بذور الشاي باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، تكون درجة حرارة التشغيل منخفضة، مما يمنع تدمير المكونات الحساسة للحرارة- في الزيت ويسمح للزيت بالاحتفاظ برائحته الطبيعية. تم استخدام درجة ثاني أكسيد الكربون الغذائية - في التجربة، وبالتالي فإن المنتج الناتج لا يحتوي على بقايا مذيبات وهو عبارة عن غذاء أخضر طبيعي.